Un nuevo tipo de microscopio de fuerza atómica (AFM) utiliza nanocables como pequeños sensores. A diferencia de AFM estándar, el dispositivo con un sensor de nanocables permite medir tanto el tamaño como la dirección de las fuerzas. Físicos de la Universidad de Basilea y de la EPF Lausana han descrito estos resultados en el reciente número de Nanotecnología de la naturaleza .

Los nanocables son cristales filamentosos extremadamente diminutos que se acumulan molécula a molécula a partir de diversos materiales y que ahora están siendo estudiados muy activamente por científicos de todo el mundo debido a sus propiedades excepcionales.

Los alambres normalmente tienen un diámetro de 100 nanómetros y, por lo tanto, poseen solo alrededor de una milésima parte del grosor de un cabello. Debido a esta pequeña dimensión, tienen una superficie muy grande en comparación con su volumen. Este hecho, su pequeña masa y su impecable red cristalina los hacen muy atractivos en una variedad de aplicaciones de detección a escala nanométrica, incluso como sensores de muestras biológicas y químicas, y como sensores de presión o carga.

Medida de dirección y tamaño

El equipo del profesor de Argovia Martino Poggio del Instituto Suizo de Nanociencia (SNI) y el Departamento de Física de la Universidad de Basilea ha demostrado ahora que los nanocables también se pueden utilizar como sensores de fuerza en microscopios de fuerza atómica. Basado en sus propiedades mecánicas especiales, Los nanocables vibran a lo largo de dos ejes perpendiculares a casi la misma frecuencia. Cuando se integran en un AFM, los investigadores pueden medir cambios en las vibraciones perpendiculares causadas por diferentes fuerzas. Esencialmente, utilizan los nanocables como pequeñas brújulas mecánicas que señalan tanto la dirección como el tamaño de las fuerzas circundantes.

Imagen del campo de fuerza bidimensional

Los científicos de Basilea describen cómo obtuvieron imágenes de una superficie de muestra estampada utilizando un sensor de nanocables. Junto con colegas de EPF Lausanne, quién hizo crecer los nanocables, mapearon el campo de fuerza bidimensional sobre la superficie de la muestra usando su "brújula" de nanocables. Como prueba de principio, también trazaron un mapa de los campos de fuerza de prueba producidos por pequeños electrodos.

El aspecto técnico más desafiante de los experimentos fue la realización de un aparato que podía escanear simultáneamente un nanoalambre sobre una superficie y monitorear su vibración a lo largo de dos direcciones perpendiculares. Con su estudio, los científicos han demostrado un nuevo tipo de AFM que podría extender aún más las numerosas aplicaciones de la técnica.

AFM - hoy ampliamente utilizado

El desarrollo de AFM hace 30 años fue honrado con la concesión del Premio Kavli a principios de septiembre de este año. El profesor Christoph Gerber del SNI y del Departamento de Física de la Universidad de Basilea es uno de los galardonados. que ha contribuido sustancialmente al amplio uso de AFM en diferentes campos, incluida la física del estado sólido, ciencia de los Materiales, biología, y medicina.

Los diferentes tipos de AFM se llevan a cabo con mayor frecuencia utilizando voladizos hechos de Si cristalino como sensor mecánico. "Pasar a sensores de nanocables mucho más pequeños ahora puede permitir aún más mejoras en una técnica que ya es asombrosamente exitosa", Martino Poggio comenta su enfoque.